Nieten

Niettechnik

Bei einer Nietverbindung wird das Metall durch Kompression zu einem Schließkopf umgeformt. Das Metall kann durch einen einzelnen Schlag umgeformt werden, oder durch eine schnelle Abfolge von Schlägen relativ niedriger Intensität. Weitere ähnliche Verfahren sind das Kreisel- oder das Taumelnieten. Das Eindrücken mit einem einzigen Schlag bietet den Vorteil, dass der Schaft im Loch ausgeweitet wird und so gegen Vibrationen besser gesichert ist. Auch können mehrere Nieten in einem einzigen Arbeitsschritt umgeformt werden.

Niettypen

(Solid flathead = Flachkopf)
(Solid countersunk = Senkkopf)
(Solid dome head = Rundkopf)

crosshatched … = kreuzgeriffelte Nietkopf zur besseren und kontrollierten Verformung des Nietkopfes

Hollow rivet = Hohlniet

Nietkonstruktion

Das Druckgussteil muss so konstruiert sein, dass Nietzapfen in der erforderlichen Größe ausgelegt sind. Dazu gehört eine beidseitige Zugänglichkeit zur Abstützung während des Nietvorgangs. Das Druckgussteil sollte für einen Nietvorgang in allen Bereichen eine ausreichende Festigkeit aufweisen.

Die Länge des Nietzapfens sollte im Regelfall nicht ihren Durchmesser überschreiten. Auf keinen Fall darf die Länge des Nietzapfens größer als das Dreifache des Durchmessers sein.

Hohle oder halbhohle Nieten können ebenfalls eingesetzt werden. Die vollständig hohlen Nieten werden bevorzugt, wenn die Nietzapfenlänge mehr als zwei Durchmesser überschreitet. Jedoch ist diese Art der Vernietung optisch und ästhetisch nicht optimal.

Der Nietfuß sollte immer abgerundet sein. Vorzugsweise sollte der Radius ein Viertel des Nietdurchmessers, aber mindestens 0,5 mm betragen. Falls erforderlich, kann die Ausrundung versenkt sein (siehe Skizze), um das Zusammenfügen mit planenebenen Flächen zu vereinfachen.

Die Aufkehlung am Fuß des Nietzapfens ist geringfügig kleiner als eine Ausrundung am Nietfuß. Ersteres ermöglicht die Montage eines Bauteiles, bei dem das Nietloch nicht angefast werden muss. Letzteres erfüllt die Notwendigkeit am Druckgießwerkzeug den notwendigen Radius anzubringen.

Zwei relevante Parameter für das kalt zu bearbeitende Material sind das Verhältnis (R) der Länge zum Durchmesser und das Verhältnis (K) der Längen vor und nach der Kaltformung. R sollte hierbei nicht unter 0,5 und K nicht unter 0,4 liegen.

Die Druckbelastung bei 20°C für die Zinklegierung ZP3/ZP0400 ist eine Funktion von R und K und wird im nachstehenden Bild angezeigt. Wenn zwei Elemente starr miteinander verbunden werden, ist eine hohe Druckbelastung im Bereich von 800 MPa erforderlich, Dieser Wert liegt über dem max. Wert der Zinklegierung ZP3/ZP0400 (410 MPa). Bei diesen Werten wird der Durchmesser des Nietzapfens sich ausweiten und wird sich eng an das Nietloch des zu vernietenden Bauteils anlehnen. Dadurch werden ein mechanischer Verschluss und starre Verbindung hergestellt. Diese Daten gelten nur für die Zinklegierung ZP3/ZP0400, können aber zur Orientierung für weitere Zinklegierungen eingesetzt werden. Daten, die für Temperaturen bis 80°C ermittelt wurden, zeigen eine Verbesserung der Duktilität, aber die bewirkte Spannung und die daraus folgenden, erforderlichen Verformungskräfte werden nicht signifikant reduziert. Es werden unabhängig von der Temperatur die gleichen Verformungskräfte beim Nieten benötigt.

Falls Nietverbindungen erforderlich sind, die eine freie Rotation ermöglichen sollen (z. B. bei einem Drehknopf), dürfen die Verspannungen im Bereich des Nietzapfens den Wert von 410 MPa nicht überschreiten. Dadurch wird ein Aufweiten des Nietzapfens verhindert und eine freie Drehung mit dem in der Konstruktion vorgesehenen Spielraum ermöglicht. Das Spannungsniveau kann durch die Wahl höherer Werte von R und K eingestellt werden. Dadurch werden die Spannungen während der Kaltumformung begrenzt. Um die Verformungsspannung im Drehbereich des Zapfens zu reduzieren, sollte das Verhältnis von D/D0 verringert werden.

Maßverhältnisse für ein genietetes Verbindungselement, das die Rotation zwischen den Elementen erlaubt, z. B. Drehknopfverbindung.

Fußnote 23